JP3592359B2

JP3592359B2 - 太陽電池時計

Info

Publication number: JP3592359B2
Application number: JP06752494A
Authority: JP
Inventors: 正弘佐瀬; 新吾市川; 五十嵐　　清貴
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JPH0755961A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、太陽電池と蓄電器としての大容量コンデンサ及びクイックスタ−ト用の小容量コンデンサによって駆動されるモ−タ負荷を備えた電子時計に於ける、充電特性及びモ−タ駆動特性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池と電気二重層型の大容量コンデンサとを組合せることにより電池交換を不要とした長寿命の電子時計が製品化されている。しかし前記大容量コンデンサは大容量で有るため電子時計を暗い場所に放置することによって一度完全に放電してしまうと、次に明るい場所に出して光を当てても時計回路の動作開始電圧まで充電するのに長時間を必要とするため時計の動作開始に時間がかかり過ぎるという問題があった。しかるに、この問題を解決するための提案が特公平４ー８０３５５号公報にて行なわれており、以下図面により説明する。
【０００３】
図４は従来の太陽電池時計のブロック図であり、１は太陽電池、２は太陽電池への逆流防止用のダイオ−ド、３は電気二重層型の大容量コンデンサ、４は時計回路、５は定電圧回路、６は放電用のダイオ−ド、７は電圧検出回路、８は充電回路、９は逆流阻止用のダイオ−ド、１０は充電用トランジスタ、１１は小容量コンデンサである。前記太陽電池１の発生電圧がダイオ−ド２の順方向電圧を越え、最低動作電圧以上になると前記時計回路４が機能を開始する。ここで充電用トランジスタ１０は、電圧検出回路７が前記時計回路４が十分動作できる電圧レベルを検出して検出信号を発生するまでＯＮしない。そして電圧検出回路７が前記太陽電池１の発生電圧が十分大きな電圧レベルであることを検出すると前記充電用トランジスタ１０がＯＮとなり、太陽電池１の発生余剰電流により前記大容量コンデンサ３への充電が行なわれる。そして前記大容量コンデンサ３への充電が十分行なわれることによって、その端子電圧が上昇すると定電圧回路５によって定格電圧に制御する。又、照度が低下した場合には、ダイオ−ド６を介して大容量コンデンサ３に蓄積された電荷により前記時計回路４の駆動が行なわれる。
【０００４】
上記構成の如く照度が低い状態を電圧検出回路７が検出している間は、充電回路８充電用トランジスタ１０をＯＦＦすることによって小容量コンデンサ１１のみによる時計回路４の駆動を行ない、前記電圧検出回路７が時計機能を維持する以上の電圧上昇を検出すると充電用トランジスタ１０をＯＮして太陽電池１の余剰電流を大容量コンデンサ３の充電に分配する方式であるため、大容量コンデンサ７の充電時間を待つことなく時計回路４をクイックスタートさせる事が出来るものである。
【０００５】
図４に示す構成によれば、大容量コンデンサ３が一度放電した状態から光を当てた場合でも、大容量コンデンサ３の充電時間を待つことなくクイックスタートを行なうことが基本的に可能となる。しかし上記構成においては、一度放電した状態から光を当てた場合の照射条件によっては、いつまでたっても大容量コンデンサ３への充電が行なわれないという問題が発生する。すなわち前記太陽電池時計に光照射を再開した場所が、照度の低い室内であった場合を考えると、この室内の条件が太陽電池の発生電圧が前記最低動作開始電圧を維持する程度の照度しか得られない場合には、時計回路４は小容量コンデンサ１１によって動作を開始するが、電圧検出回路７が検出信号を発生できないため前記充電用トランジスタ１０がＯＮせず大容量コンデンサ３への充電が行なわれない。
【０００６】
従って太陽電池１に光が当っている間は小容量コンデンサ１１によって時計回路４が動作しているが、ちょっとでも光が当らなくなると大容量コンデンサ３からの電圧供給は行なわれないため時計回路４の動作は停止してしまうことになる。すなわち、少し暗い照明下にあるオフイスや、店内においては大容量コンデンサ３が電源としての機能をはたさない構成となっている。
【０００７】
上記の問題を解決する方式が実開平１−２５３６号公報により提案されている。この方式は大容量コンデンサと小容量コンデンサとを時分割で充電すると共にクイックスタ−ト時は太陽電池にて充電状態にある小容量コンデンサで、モ−タ負荷の駆動を行う事により前述の様な条件の悪い照明下においても大容量コンデンサへの充電を確実に行う事が出来るものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実開平１−２５３６号公報の方式においてはクイックスタ−ト時、小容量コンデンサと太陽電池とが接続されている為、モ−タ負荷駆動中に太陽電池への入射光が大きく変動するとモ−タ駆動電圧が不安定となり、ひどい場合にはモ−タの駆動特性に悪影響を及ぼすことがある。本発明の目的は上記問題を解決し、少し暗い照明下においても大容量コンデンサの充電が可能で、且つモ−タ駆動特性を損なう事のない太陽電池時計を提供する事にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明における構成は下記のとうりである。太陽電池と該太陽電池によって充電される比較的容量の小さい小容量コンデンサと、前記太陽電池よりスイッチ手段を介して充電される大容量コンデンサと前記小容量コンデンサ及び大容量コンデンサを時分割駆動する為の時分割信号を発生する時分割信号作成回路と、モータ駆動信号を出力する駆動信号作成回路を有する時計回路とを備え、前記太陽電池の充電開始時は前記小容量コンデンサによってクイックスタ−トする電子時計に於いて、前記クイックスタ−ト時には前記駆動信号作成回路がモータ駆動信号を出力している間、前記時分割信号作成回路より出力される時分割信号によって前記小容量コンデンサと太陽電池とが実質的に切り離される事を特徴とする。
【００１０】
更に、太陽電池と該太陽電池に逆流阻止ダイオ−ドを介して接続された比較的容量の小さい小容量コンデンサと、前記太陽電池に逆流阻止ダイオ−ドとスイッチ手段を介して接続された大容量コンデンサと前記小容量コンデンサ及び大容量コンデンサを時分割駆動する為の時分割信号を発生する時分割信号作成回路と、モータ駆動信号を出力する駆動信号作成回路を有する時計回路とを備え、前記太陽電池の充電開始時は前記小容量コンデンサによってクイックスタ−トする電子時計に於いて、前記クイックスタ−ト時には前記駆動信号作成回路が駆動信号を出力している間、前記時分割信号作成回路より出力される時分割信号によって前記スイッチ手段がＯＮ状態に保持される事を特徴とする。
【００１１】
【実施例】
以下図面により本発明の実施例を詳述する。図１は本発明における太陽電池時計のブロック線図であり、１は太陽電池、３は大容量コンデンサ、４０は時計回路であり、モータコイル５０を駆動するための機能を有する。５５は定電圧回路であり前記時計回路４０の破壊を防止するための制限電圧Ｖｒｅに充電電圧を制限する。６は放電用のダイオ−ド、７電圧検出回路、ＴＮは充電用トランジスタ、１１は小容量コンデンサ、２及び９は逆流阻止用のダイオ−ドである。上記構成において図４と同一番号は同一要素を示し、同じ動作を行なうものである。
【００１２】
次に図１の動作を説明すると、太陽電池１の発生電圧がダイオ−ド２の順方向電圧を越えて前記時計回路４０の動作開始電圧以上になると小容量コンデンサ１１が短時間で充電されることにより時計回路４０が動作を開始する。この結果時計回路４０は後述する分割信号Ｐｃを出力して充電用トランジスタＴＮを間欠的にＯＮーＯＦＦすることにより、太陽電池１の発生電圧は分割信号ＰｃがＯＮの間だけ大容量コンデンサ３に充電されて行く。すなわち分割信号ＰｃがＯＦＦの間は小容量コンデンサ１１が急速充電されることにより時計回路４０を動作させ、分割信号ＰｃがＯＮになっている間は充電用トランジスタＴＮを介して大容量コンデンサ３が充電されて行く。
【００１３】
そして上記動作が継続されることによって大容量コンデンサ３の充電電圧が上昇して行き動作開始電圧以上になると電圧検出回路７が検出信号Ｐｋを出力して前記時計回路４０に入力する事により時計回路４０からの分割信号Ｐｃが停止し、充電用トランジスタＴＮをＯＮ状態に保持することにより小容量コンデンサ１１と大容量コンデンサ３を並列接続する。
【００１４】
図２は図１における時計回路４０の詳細を示すブロック図である。４１は水晶発信回路、４２は分周回路、４３はモータ駆動信号作成回路、４４はモータ駆動回路、４５は前記分周回路４２よりの信号を入力して分割信号Ｐｃを出力する時分割信号作成回路であり、制御端子Ｃに供給される電圧検出信号ＰｋがＨの時には出力端子Ｑに分割信号Ｐｃを出力し、検出信号ＰｋがＬの時には出力端子ＱにＶｄｄ信号を出力する。
【００１５】
次に図３の波形図により動作を説明する。前記太陽電池時計を完全に放電した状態から光を当てることによって充電を開始し、その発生電圧が時計回路４０の動作開始電圧に達すると時計回路４０が動作を開始し、図２に示す水晶発信回路４１、分周回路４２、モータ駆動信号作成回路４３によりモータ駆動信号Ｐｍが出力される。しかしこの時点ではまだ充電電圧が十分高くなっていないため前記電圧検出回路７は電圧低下を検出し、検出信号ＰｋがＨとなっている。この状態では周知の如く電圧低下を警告するための間欠２秒運針を行なう警告駆動信号Ｐｍｌが出力され、各々コイル端子Ｏ１，Ｏ２を介して駆動信号Ｐｏ１、Ｐｏ２が前記モータコイル５０に供給される。
【００１６】
又、分周回路４２により時分割信号作成回路４５は分割信号Ｐｃを作成して出力端子Ｏｔに供給するが、この分割信号Ｐｃは前記検出信号Ｐｋによって制御され、検出信号ＰｋがＨの時だけ出力され検出信号ＰｋがＬの時はＶｄｄ信号が出力される。前記分割信号Ｐｃをゲート信号とする充電用トランジスタＴＮは分割信号ＰｃがＬの時にはＯＦＦとなっているため太陽電池１の発生電圧はダイオ−ド２を介して小容量コンデンサ１１のみを充電し、該小容量コンデンサ１１の充電電圧によって時計回路４０を動作させるが、前記分割信号ＰｃがＨになると充電用トランジスタＴＮがＯＮとなることによって太陽電池１の発生電圧はダイオ−ド９及び充電用トランジスタＴＮを介して大容量コンデンサ３の充電も行なう。尚、この時ダイオ−ド２を介して小容量コンデンサ１１が並列接続されるが、クイックスタ−ト時は前記大容量コンデンサ３の充電電圧が低く、小容量コンデンサ１１の充電電圧が高い為、太陽電池１の発生電圧は電圧の低い大容量コンデンサ３に充電され、この結果タイオ−ド２が逆バイアスされる事により前記小容量コンデンサ１１には充電が行われず、実質的に太陽電池１から切り離される。
【００１７】
すなわち照度が低くて検出信号ＰｋがＨの状態にある時は、分割信号ＰｃがＬの間に小容量コンデンサ１１に充電された電圧によって時計回路４０をクイックスタート状態にて動作させ、又分割信号ＰｃがＨの間は大容量コンデンサ３の充電を行なう事により徐々に大容量コンデンサ３の電圧を上昇させて行くものである。又前記警告駆動信号Ｐｍｌの発生タイミングを分割信号ＰｃがＨの状態にて行う事により、充電状態にある小容量コンデンサ１１を太陽電池１から切り離した状態にてモ−タ負荷の駆動を行うようにしている。
【００１８】
そして大容量コンデンサ３が十分に充電される事によって端子電圧が上昇すると前記電圧検出回路７が検出信号ＰｋをＬに反転させる。この結果モータ駆動信号作成回路４３は警告表示モードが解除されて通常の１秒周期運針を行なうための通常駆動信号Ｐｍｈを出力し、又、時分割信号作成回路４５は検出信号ＰｋがＬになる事により分割信号Ｐｃに替えてＶｄｄ信号（Ｈレベル）を出力するため、充電用トランジスタＴＮがＯＮ状態に保持され、前記小容量コンデンサ１１と大容量コンデンサ３とが並列接続される。そして更に照度が高くなる事により充電電圧が上昇すると、やがて定電圧回路５５が動作して時計回路４０は安定した駆動条件となる。
【００１９】
次に図５、図６によりモ−タ駆動のタイミングとモ−タ駆動特性の関係を説明する。図５は図１の回路を用いて従来の駆動方式を行った場合の波形図であり、（イ）は太陽電池１への入射光、（ロ）はモ−タ駆動信号Ｐｍｌ、（ハ）は分割信号Ｐｃ、（ニ）は小容量コンデンサ１１の充電波形Ｖｃｓ、（ホ）は前記充電波形Ｖｃｓのモ−タ駆動電圧Ｖｃｓｍである。
【００２０】
図５においてＴ期間はモ−タ駆動信号Ｐｍｌのパルス幅を示し、このＴ期間内に於いて例えば時計の向きを光源側に向ける事によって前記入射光が大きく変動した場合を示している。そして従来の方式では（ハ）に示す如く分割信号ＰｃがＬの状態となって小容量コンデンサ１１に太陽電池１が並列接続されているため（ニ）に示す如く小容量コンデンサ１１の充電波形Ｖｃｓは基準電圧Ｖｏより除々に上昇して行き、Ｔ期間に於いて前記入射光の大きな変動に伴って急上昇し、やがて制限電圧Ｖｒｅにて制限される。この結果（ホ）に示す如くモ−タ駆動電圧Ｖｃｓｍは前記入射光の大きな変動の影響を受けて歪んだ波形となり、この様な歪んだ駆動波形による駆動はモ−タの駆動特性を不安定にする結果となる。
【００２１】
一方、図６は図１の回路を用いて本発明の駆動方式を行った場合の波形図であり（イ）〜（ホ）の波形は図５と同じ波形を示している。図６に於いて図５と異なるのは（ハ）に示す分割信号ＰｃがＴ期間の前のｔのタイミングにてＬからＨに切替えられる事により、（ロ）に示すモ−タ駆動信号Ｐｍｌは分割信号ＰｃがＨのタイミングにて発生している事である。この為（ニ）に示す如く小容量コンデンサ１１の充電波形Ｖｃｓは基準電圧Ｖｏより除々に上昇して行くがｔのタイミングにて小容量コンデンサ１１が太陽電池１より切り離されるため、以後の充電は行われず充電波形Ｖｃｓはｔ時点での電圧値を維持する事になる。この結果（ホ）に示す如くモ−タ駆動電圧Ｖｃｓｍは前記入射光の大きな変動の影響を受ける事なく、略一定の電圧レベルを維持した矩形波形となるためモ−タの駆動特性を不安定にする事がない。
【００２２】
上記の如く本発明では分割信号ＰｃがＯＦＦの間に小容量コンデンサ１１に充電された電圧を用い、分割信号ＰｃがＯＮのタイミングにて電子時計のクイックスタ−ト時の運針動作を維持しながら、分割信号ＰｃがＯＮの間を利用して大容量コンデンサ３を徐々に充電して行き、そして大容量コンデンサ３が十分に充電されると、小容量コンデンサ１１と大容量コンデンサ３とを並列接続して時計回路４０の安定動作を行なうものである。
【００２３】
【発明の効果】
上記のごとく本発明によれば、照度が低い状態においても時分割信号によって小容量コンデンサと大容量コンデンサとを充電する方式であるため、室内等の使用場所で、前記太陽電池の発生電圧が最低動作開始電圧を維持する程度の照度しか得られない場合であっても大容量コンデンサへの充電が可能となり、又太陽電池への入射光の大きな変動に対しても安定したモ−タ負荷の駆動が可能となり得るため太陽電池時計の信頼性向上に大なる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池時計を示すブロック図である。
【図２】本発明の時計回路の詳細を示すブロック図である。
【図３】本発明の波形図である。
【図４】従来の太陽電池時計を示すブロック図である。
【図５】図１の回路を用いて従来の駆動方式を行った場合の波形図である。
【図６】図１の回路を用いて本発明の駆動方式を行った場合の波形図である。
【符号の説明】
１太陽電池
３大容量コンデンサ
４、４０時計回路
７電圧検出回路
１１小容量コンデンサ
４４モータ駆動信号作成回路
４５時分割信号作成回路
ＴＮ充電用トランジスタ

Claims

太陽電池と該太陽電池によって充電される比較的容量の小さい小容量コンデンサと、前記太陽電池よりスイッチ手段を介して充電される大容量コンデンサと、該大容量コンデンサの電圧を検出する電圧検出回路と、前記小容量コンデンサ及び大容量コンデンサを時分割駆動する為の時分割信号を発生する時分割信号作成回路と、モータ駆動信号を出力する駆動信号作成回路を有する時計回路とを備え、前記太陽電池の充電開始時は前記小容量コンデンサによってクイックスタ−トする電子時計に於いて、前記クイックスタ−ト時には前記駆動信号作成回路がモータ駆動信号を出力している間、前記時分割信号作成回路より出力される時分割信号によって前記小容量コンデンサと太陽電池とが実質的に切り離されると共に前記電圧検出回路の検出結果により前記大容量コンデンサが十分に充電されていることが検出されているときには、電圧検出回路からの検出信号により前記時分割信号作成回路からの時分割信号の出力を停止させ、前記時分割信号作成回路からスイッチ手段を常時オン制御させる制御信号を出力するように構成した事を特徴とする太陽電池時計。
前記時分割信号作成回路からスイッチ手段を常時オン制御させる制御信号が出力されているときには、前記小容量コンデンサと大容量コンデンサとが並列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池時計。
更に、定電圧回路を設け、前記太陽電池への照度が高くなる事により前記大容量コンデンサの充電電圧が上昇すると、前記定電圧回路が動作して前記時計回路は安定した駆動条件にて動作することを特徴とする請求項１又は請求項２の何れかに記載の太陽電池時計。